新華社二月國(guó)外科技新動(dòng)態(tài)匯總（四）
?
2018-2-10 青野云麓
?
5000℃！超離子水冰首次“現(xiàn)形”
據(jù)英國(guó)《獨(dú)立報(bào)》官網(wǎng)6日?qǐng)?bào)道，美國(guó)科學(xué)家在5000℃高溫下，首次創(chuàng)造了一種奇特的水態(tài)，稱為“超離子水冰”。研究人員認(rèn)為，這種物質(zhì)是太陽(yáng)系中遙遠(yuǎn)行星結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，這一成果或有助于研究海王星和天王星的磁場(chǎng)。
科學(xué)家早在1988年就預(yù)測(cè)了這種物質(zhì)的存在，數(shù)學(xué)模擬似乎也證明了其存在，這是首次在實(shí)驗(yàn)室獲得這一物質(zhì)。
該研究負(fù)責(zé)人、勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家馬里烏斯·米洛博士解釋說，他們使用了一種名為“激光驅(qū)動(dòng)沖擊壓縮”的技術(shù)，不僅確認(rèn)了這一物質(zhì)的存在，還驗(yàn)證了有關(guān)海王星和天王星等行星含有這些物質(zhì)的預(yù)測(cè)。研究發(fā)表在最新一期《自然·物理學(xué)》雜志上。
?
?
?
?
?
普通的冰由水分子組成，這些水分子連接起來(lái)形成固體;而超離子水冰由離子(帶正或負(fù)電荷的原子)組成。具體來(lái)說，其結(jié)構(gòu)由氧離子形成的固體晶體和流過其中的氫離子組成。與普通冰不同，超離子水冰要在極高溫度和壓力下才能形成。
在實(shí)驗(yàn)中，研究人員先碾碎位于兩塊鉆石之間的冰塊，然后發(fā)射激光以進(jìn)一步增加壓力和熱量，在接近5000℃的高溫和兩倍大氣壓的高壓下，他們看到了一塊超離子水冰形成并融化的證據(jù)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)歷時(shí)10—20納秒。
雖然超級(jí)離子水冰在地球上任何地方都找不到，但可能在天王星和海王星內(nèi)部大量存在，這些行星內(nèi)部的高溫和高壓與米洛團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)造出的類似。
有科學(xué)家指出，遙遠(yuǎn)行星內(nèi)部存在這種物質(zhì)，或許可以解釋它們不尋常的磁場(chǎng)。
研究人員表示，他們下一步計(jì)劃確定超離子水冰中發(fā)現(xiàn)的氧晶體結(jié)構(gòu)。
?
?
?
?
強(qiáng)激光實(shí)驗(yàn)首次證明光可阻礙電子
?
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)7日?qǐng)?bào)道，英國(guó)團(tuán)隊(duì)用超強(qiáng)激光照射電子，首次在實(shí)驗(yàn)室展示了光讓電子速度減慢的輻射反應(yīng)，這揭示了超越經(jīng)典物理的動(dòng)力學(xué)，并暗示量子效應(yīng)的存在，有助于科學(xué)家更好地理解宇宙內(nèi)某些最極端環(huán)境中發(fā)生的現(xiàn)象以及量子電動(dòng)力學(xué)。
當(dāng)光線照射一個(gè)物體時(shí)，一些光會(huì)從物體表面散射回來(lái)，但如果物體移動(dòng)速度夠快，且光線夠強(qiáng)，就會(huì)發(fā)生奇怪的事情。例如，電子會(huì)劇烈搖晃，速度放慢，因?yàn)樗鼈冚椛涑隽颂嗄芰?，這一過程被稱為“輻射反應(yīng)”。科學(xué)家認(rèn)為，這種反應(yīng)出現(xiàn)在黑洞和類星體等物體周圍，因此，能在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量輻射反應(yīng)，將幫助他們更好地理解宇宙內(nèi)某些最極端環(huán)境中發(fā)生的現(xiàn)象。
現(xiàn)在，由英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，通過讓一束比太陽(yáng)表面的光亮千萬(wàn)億倍的激光與一束高能電子發(fā)生碰撞，首次在實(shí)驗(yàn)室觀察到了輻射反應(yīng)。研究發(fā)表在8日出版的《物理評(píng)論X》上。
?
?
?
研究人員解釋稱，從一個(gè)接近光速運(yùn)動(dòng)物體反射的光子的能量會(huì)增加，因此，在最新實(shí)驗(yàn)的極端條件下，反射光會(huì)從光譜的可見光部分轉(zhuǎn)變成高能伽馬射線。研究作者、帝國(guó)理工學(xué)院物理系斯圖爾特·芒格斯博士說：“當(dāng)我們檢測(cè)到非常明亮的高能伽馬射線輻射時(shí)，我們知道，激光束和電子束發(fā)生了對(duì)撞。我們還發(fā)現(xiàn)，成功碰撞電子的能量低于預(yù)期，這是輻射反應(yīng)的明顯證據(jù)。這表明，電子被一片不足一根頭發(fā)絲厚度的光線有效阻礙了?！?/span>
此外，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也與基于量子電動(dòng)力學(xué)原理的理論模型(而非麥克斯韋方程)更好地吻合，可幫助科學(xué)家更好地理解量子電動(dòng)力學(xué)，這些實(shí)驗(yàn)也成為量子領(lǐng)域高強(qiáng)度激光研究的基礎(chǔ)。
研究人員還指出，他們計(jì)劃明年以更高強(qiáng)度或更高能量電子束進(jìn)行更多實(shí)驗(yàn)，對(duì)這項(xiàng)研究進(jìn)行證實(shí)。
?
?
?
超級(jí)木材可替代合金
?
英國(guó)《自然》雜志8日發(fā)表了一項(xiàng)材料學(xué)最新進(jìn)展：美國(guó)科學(xué)家研發(fā)出一種可以將天然木材制成高性能結(jié)構(gòu)材料的全新簡(jiǎn)易方法。這種新問世的密實(shí)木材，無(wú)論是強(qiáng)度、韌性，還是抗彈性能，都表現(xiàn)出眾，不但質(zhì)量極輕，耐用度還幾乎高于目前所有結(jié)構(gòu)金屬和合金。
一般而言，具有超凡力學(xué)性能的合成結(jié)構(gòu)材料都比較重，有些對(duì)環(huán)境有害，有些制造成本高昂(如基于聚合物的復(fù)合材料和仿生復(fù)合材料)。相比之下，天然木材成本低、資源豐富，作為一種結(jié)構(gòu)材料用于建筑和家具已有幾千年之久，且始終保持著重要地位。但是，木材的力學(xué)性能實(shí)在有限，通常不能滿足許多高級(jí)工程結(jié)構(gòu)和應(yīng)用的需要。
?
?
?
此次，美國(guó)馬里蘭大學(xué)一組研究團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出了一種在木材表面密實(shí)化之前處理木材的方法。這種木材表面的密實(shí)化，旨在大幅提高木材的尺寸穩(wěn)定性和力學(xué)性能。一般在潮濕條件下，如果采用現(xiàn)有工藝處理，木材易發(fā)軟，但是該團(tuán)隊(duì)所開發(fā)的方法卻不受影響。
研究人員表明，在熱壓前去除部分木質(zhì)素和半纖維素成分，可以更加有效地壓縮木材，厚度減少80%，密度可達(dá)原來(lái)的3倍。徹底去除木質(zhì)素和半纖維素會(huì)導(dǎo)致材質(zhì)低劣，因此研究人員認(rèn)為必須保留部分木質(zhì)素以便黏合木材。通過這種方法制成的材料擁有極其出眾的強(qiáng)度、韌性和抗彈性能，而且防潮、輕質(zhì)、加工簡(jiǎn)單便宜，對(duì)環(huán)境的破壞小。
?
?
?
長(zhǎng)效抗HIV藥可抑制病毒至少四周
?
據(jù)英國(guó)《自然·通訊》雜志7日發(fā)表的一項(xiàng)醫(yī)學(xué)最新研究，美國(guó)科學(xué)家在小鼠實(shí)驗(yàn)中展示了一種長(zhǎng)效、可注射的抗人類免疫缺陷病毒(HIV，即艾滋病病毒)藥物。其一劑注射中包含的藥物濃度，足以抑制HIV在小鼠血液及組織中復(fù)制至少一個(gè)月。
HIV是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒，其逆轉(zhuǎn)錄過程就是在病毒逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下完成的。而人類采取的抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療，正是將HIV感染從一種致命病狀轉(zhuǎn)化成一種可控的慢性疾病。不過，這也意味著艾滋病病人需要每天注射藥物，對(duì)其產(chǎn)生依賴，并有可能導(dǎo)致抗藥性HIV的產(chǎn)生。如果有一種不需要如此高頻率注射的藥物，比如每周、每月或每?jī)蓚€(gè)月一次，將是更好也更受患者歡迎的替代療法。
此次，美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)醫(yī)學(xué)中心科學(xué)家霍華德·根德爾曼及其同事，對(duì)一種名為度魯特韋的抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物做了化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾。該藥是美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)的第三個(gè)HIV整合酶抑制劑，其通過阻斷整合酶，可以預(yù)防HIV增殖，并可以減少體內(nèi)HIV的數(shù)量。研究人員在度魯特韋上添加一個(gè)長(zhǎng)碳鏈，并將前體藥物(一種不活潑化合物，通過新陳代謝可產(chǎn)生一種活性藥物)裝入一個(gè)聚合物。在小鼠實(shí)驗(yàn)中，最后配成的藥物表現(xiàn)出高抗逆轉(zhuǎn)錄病毒活性超過4周。
雖然一些長(zhǎng)效、可注射的抗HIV療法仍在臨床試驗(yàn)中，但是許多病人已經(jīng)開始使用度魯特韋了。而此次的最新藥方，能更好地使藥物滲入成為病毒儲(chǔ)主的細(xì)胞和組織。
和其他當(dāng)前正在測(cè)試的長(zhǎng)效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物相比，這種新藥所需的注射量更小。后續(xù)研究將會(huì)重點(diǎn)關(guān)注度魯特韋和其他藥物的混合配方，以及開展人體試驗(yàn)的可能性，包括治療被感染的病人和預(yù)防健康個(gè)體受感染。
?
?
?
小龍蝦基因組序列出爐揭秘緣由
?
一個(gè)新物種如何在短時(shí)間內(nèi)崛起，基因組測(cè)序可以提供線索。英國(guó)《自然·生態(tài)與進(jìn)化》雜志5日在線發(fā)表的一篇論文，首次報(bào)告了美洲龍紋螯蝦的基因組序列，有助于揭示這種單性繁殖的動(dòng)物，如何在短短20年間就從德國(guó)寵物貿(mào)易的寵兒，變?yōu)轳R達(dá)加斯加的強(qiáng)大入侵生物。
美洲龍紋螯蝦在上世紀(jì)90年代首次被發(fā)現(xiàn)。據(jù)資料稱，幾只生活在德國(guó)水族館的北美龍紋螯蝦獲得第三組完整的染色體時(shí)，美洲龍紋螯蝦便誕生了。而大多數(shù)有性繁殖動(dòng)物只有兩組染色體，一組來(lái)自父本，一組來(lái)自母本。從那時(shí)起，龍紋螯蝦從圈養(yǎng)環(huán)境散布到全世界的淡水生態(tài)系統(tǒng)，而且似乎特別適應(yīng)馬達(dá)加斯加。
?
?
?
?
德國(guó)癌癥研究中心的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)此次對(duì)11只美洲龍紋螯蝦(一些來(lái)自野外，一些來(lái)自寵物貿(mào)易)和一些龍紋螯蝦及另一種親緣物種的個(gè)體基因組進(jìn)行測(cè)序。他們證實(shí)，所有美洲龍紋螯蝦個(gè)體在遺傳學(xué)上幾乎相同，從物種出現(xiàn)以來(lái)只發(fā)生了幾處變異。他們還發(fā)現(xiàn)一組染色體比其他兩組更獨(dú)特，這意味著該物種是兩只有遠(yuǎn)親關(guān)系的龍紋螯蝦個(gè)體的后代。根據(jù)在馬達(dá)加斯加野外捕捉到的個(gè)體，研究人員發(fā)現(xiàn)，在過去10年里，美洲龍紋螯蝦的數(shù)量在當(dāng)?shù)胤?00倍，估計(jì)現(xiàn)在有上百萬(wàn)只個(gè)體。
這些結(jié)果首次提供了一種十足目甲殼動(dòng)物(該類群包括蟹、龍蝦、蝦)的基因組序列，以及一個(gè)新物種如何在短時(shí)間內(nèi)崛起的線索。此外，研究強(qiáng)調(diào)了這種侵略性物種在馬達(dá)加斯加迅速傳播，給當(dāng)?shù)匚锓N和淡水生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)的潛在危害。
?
?